An Estimation Method for Environmental Friction Based on Body Dynamic Model of Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a small worm which is approximately 1 mm in length. The present study proposes an estimation method for frictional force using locomotion information obtained from video analysis of actual worms. The results indicate that the body model driven by the estimated frictional force can trace the locomotion of the worm within a low error level of 4% of the body length. The proposed method can be applied to analyze the relationship between friction and gait control.This work was supported by JSPS KAKENHI Grant Numbers 15H03950 and 20115010

Modelo biomecânico de punho para a simulação computacional de tremores patológicos em malha fechada utilizando Controle H∞

In the last decades, the world’s been through an expressive raise in life expectancy and consequently increasing age-related diseases such as pathological tremor. Assistive technology development may be benefited by individualized mathematical models capable of reproducing affected limb behavior. This work aims to develop a biomechanical model of pathological tremor, using realistic musculoskeletal representations to serve as a plant for testing suppression strategies. In order, a MATLAB forward dynamics interface was implemented allowing the use of modeling and closed-loop control techniques to reproduce, in a statistical manner, the pathological tremor observed on an individual. As a result, a two degree-of-freedom biomechanical model of pathological tremor was obtained, which successfully reproduces tremor kinematics as well as tremor frequency and its variability with K-L divergence of 1 × 10−7.O mundo, nas últimas décadas, passa por um aumento expressivo da expectativa de vida, com um crescimento na incidência de males associados, como os tremores patológicos. O desenvolvimento de tecnologias assistias para a supressão dos tremores pode ser beneficiado pelo desenvolvimento de modelos matemáticos individualizados capazes de reproduzir o comportamento do membro afetado. Este trabalho tem como objetivo principal desenvolver um modelo biomecânico de tremor baseado em representações realistas da dinâmica musculoesquelética, levando-se em consideração os mecanismos centrais de produção de tremores patológicos e que possa servir como base para testes de estratégias de supressão. Para isso, implementou-se uma interface de simulação de dinâmica direta em ambiente MATLAB permitindo a utilização de técnicas de modelagem e controle de malha fechada para reproduzir estatisticamente os tremores patológicos observados em um indivíduo. Desta implementação, resultou um modelo biomecânico de tremor patológico de dois graus de liberdade, com representação satisfatória das variáveis cinemáticas comparadas a valores experimentais e que representa tanto a frequência do tremor quanto sua variabilidade com divergência K-L de 1 × 10−7